KR20090020545A - 제한된 진동을 갖는 안정화 부유 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 (도 1에 도시된 바와 같이) 4개의 주변 플로터(2)와 하나의 중심 플로터(1)를 서로 관형 그리드(3)로 연결되어 있는 안정화 부유 플랫폼에 관한 것이다. 금속 타워(4)는 중심 플로터의 상단에 지지되어 풍력발전기(5)를 구비한다. (도 2에 도시된 바와 같이) 중심 플로터의 내부에는, 담수화 유닛(6)이 기본적인 설비, 배터리와 제어설비(7)를 갖춰 설치된다. 주변 플로터는 물의 유출입과 저장할 수 있도록 구비되며, 이러한 방식으로 구조물(플랫폼)의 고유진동수를 변경하여 해파에 위한 공진을 제거한다. 해수의 제어는 물을 수용하는 구획에 압축공기를 공급하는 밸브로 이루어져, 플로터 내에 물 용적을 조절한다. 본 발명의 부유 구조물은 해파의 영항 하에서도 제한된 진동만을 보여주고 있어, 풍력발전기 (및/또는 담수화 유닛)을 위해 사용가능하다.

Description

제한된 진동을 갖는 안정화 부유 구조물 {Stable floating structure with limited oscillations}

본 발명은 안정화 부유 플랫폼의 개발 및 방법에 관한 것으로, 광범위한 파도에서도 안정하게 유지된다. 덧붙여서, 풍력발전기(wind generator)가 플랫폼에 설치되어, 플랫폼 내부에 설치된 담수화 유닛에 전력을 공급한다.

다양한 선박 분야는 부유 구조물의 개발에 근거로 하는바, 이 부유 구조물은 해양에서 안정하게 유지하고 다양한 작업 실행을 위해 필요한 하부구조에 탑재되어 설치된다.

부유 구조물은 플로터(floater,부표)로 지지되는 플랫폼으로 형성된다. 플로터는 플랫폼에 필요한 부력과 적당한 흘수(draught;물에 잠기는 구획의 높이)를 제공하는바, 플랫폼에 설치된 모든 필요한 설비를 갖춘 플랫폼은 바다에서 뜨게 된다. 현재의 기술은 해저에서 지지되거나 해저에서 닻과 함께 잡아 당겨진 닻줄로 단단하게 매어지는 주요 구조물에 관련된 것이다. 현 시스템의 근본적인 단점은 계류(정박)의 비용이 높고 다른 지역으로 이동할 때 어려움(비용증가)이 따른다. 다 른 부유 구조물에서, 승무원은 조난을 줄이고 구조적 안정성을 향상시키기 위해서 나쁜 기상여건에서 흘수를 증가한다.

본 발명은 부유 구조물의 개발에 관한 것으로, 작은 직경의 튜브로 각각 연결된 하나의 실린더형 중심 플로터(부표)와 작은 직경의 4개의 실린더형 주변 플로터로 이루어져 하나의 트러스(truss)를 형성한다. 중심 플로터는 충분히 커서, 탑재설비(공급 및 분배 패널, 배터리, 제어시스템)을 갖춘 하나의 담수화 유닛을 수용할 수 있다. 주변 플로터는 다른 수량을 저장할 수 있는 방식으로 만들어진다. 이러한 구조에서, 풍력발전기가 지지되어, 담수화 작업 및 보조설비에 필요한 전력을 생산한다.

플랫폼(구조물) 상에 풍력발전기가 안착되고 플랫폼의 움직임이 제한되어, 풍력발전기가 파도에 위해 파괴되는 위험성을 줄인다.

본 발명은 지배적인 해파(海波)에서 대하여 플랫폼의 특성을 변화되도록 하여, 광범위한 해파에 플랫폼이 안정되게 유지되도록 함으로써 안정된 작업을 위해 풍력발전기에 적당한 작동조건을 제공한다.

본 발명에 따르면, 안정성은 주변 플로터에 제어된 물의 유출입으로 달성된다. 전술된 구조물을 갖춘 부유 플랫폼에서 실현된 이론적 연구에 따르면, 동작은 주변 플로터의 직경과 질량에 종속된다. 특히, 주변 플로터의 직경이 작고 이들의 질량이 증가되면 플랫폼은 더욱 긴 고유 진동주기를 갖는다. 따라서 작은 직경을 선택하여 안정성의 본질적인 제한으로 부유 플랫폼을 유지하도록, 본 발명은 주변 플로터에 물의 유출입을 위한 제어시스템을 개발하는데, 이 플로터들의 질량이 증가 및 감소하여, 플랫폼의 고유주기를 변화시킨다. 그럼으로써, 주어진 모멘트에서 우세한 파도의 주기를 측정하여, 안정화 시스템이 주변 플로터에 수량을 변경하여 플랫폼의 고유주기를 변화하고, 해파의 주기와는 다르게 안내하고, 이러한 방식으로 공진을 제거하며, 가능한 한 작은 진동을 형성한다. 덧붙여서, 파도 치는 중에, 파도의 높이에 비례하여 플로터 내의 수위를 역학적으로 바꿔서, 플랫폼의 움직임(진동)이 더욱 줄어든다.

본 발명은 이미 현존하고 있는 구조물(플랫폼)에 비해 장점을 충분히 제공한다. 대구획의 플랫폼은, 플랫폼들이 훌륭한 안정성을 갖추고 있지 못하기 때문에, 해저에 고정되거나 해안가 근방에 정박해 있다. 또한, 다른 플랫폼들은 바다 바닥에 닻줄과 닻으로 매여져 있다. 이들은 결과적으로 플랫폼의 계류 및 정박을 위한 고비용을 야기하고, 플랫폼을 다른 지역을 이동하기 위해서는 매우 어렵다. (본 발명의) 특정한 플랫폼은 해저에 고정되어 있지 않고 (종래 선박에 구비되어 있던) 간단한 닻으로도 정박될 수 있기 때문에 해양에서 (부유하며) 위치선정될 수 있고, 또한, 필요에 따라 용이하게 다른 장소로 이송(안내)될 수 있다. 덧붙여서, 안정성의 제어가 인력을 통하지 않고 자동으로 이루어진다.

도 1은 본 발명에 따른 부유 구조물의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 중심 플로터의 단면도이다.

도 3은 본 발명의 주변 플로터의 단면도이다.

본 발명은 첨부도면을 참조로 하면서 일례를 통해 아래에서 기술된다.

도 1은 풍력발전기가 안착되어 있는 타워와 풍력발전기를 갖춘 부유 플랫폼을 도시한 도면이다. 또한, 도 2는 보조설비, 다시 말하자면 제어패널을 갖춘 담수화 유닛(6), 배터리(7) 및 (플로터) 내부에 안착된 하부에 있는 음용수 저장조로 이루어진 중앙 플로터를 도시한 것이다. 도 3은 격벽(11)으로 2개의 구획(9,10)으로 분리되어 있는 주변 플로터를 도시한 것이다. 구획(9)은 그 바닥면에 구멍(8)을 구비하며, 이 구멍을 통해 해수의 유출입을 허용한다. 구획(10)은 방수처리되어 비어 있어, 구조물에 필요한 최소 부력을 확보한다.

구멍(8)을 통한 물의 유입은 압축공기 시스템을 갖춰 제어되되, 각 플로터에 수용될 수량은 플랫폼의 본질적인 안정성을 달성하고 유지하도록 결정된다. 따라서, 압축공기 제어밸브로 구획(9) 내부의 공기압을 감소시킬 때에는 많은 해수가 구멍(8)을 통해 구획으로 유입되고 이러한 방식으로 플랫폼의 주기를 증가시킨다. 반대로, 밸브가 구획(9) 내부의 공기압을 증가하면 물은 구멍(8)을 통해 바다로 빠져나가 플로터 내부에 해수가 존재하지 않도록 한다. 이는 플랫폼의 주기를 감소시키는 결과를 가져온다. 전반적인 공정은 플랫폼의 적당한 고유주기와 적당한 물의 부피를 달성하기 위해 해수의 주기와 구획(9)의 내부압의 데이터를 습득하고 공기 압을 조정하는 적당한 센서와 적합한 소프트웨어를 구비한 제어컴퓨터로 이루어진다. 또한, 압축공기의 격실은 파도의 방향에 종속되는 제어밸브를 매개로 연결된다. 공기의 이동을 매개로 하여, 플로터 내의 물 질량은 진동을 작게 하기 위해 파도 치는 동안에 역학적으로 변경된다.

Claims (10)

1. 4개의 주변 실린더형 플로터(부표;2)와 하나의 중심 플로터로 구성되며, 상기 플로터들은 서로 관형 그리드(3)로 연결되고, 상기 중심 플로터에 대해서 상기 주변 플로터의 질량을 변화시켜 부유 구조물의 고유주기를 변경시킬 수 있는 것을 특징으로 하는, 부유 구조물(플랫폼)에서 진동을 억제하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 부유 구조물의 고유진동의 변화로 (부유 구조물의) 흘수(draught)의 변화없이 상기 중심 플로터와 주변 플로터 사이의 질량 분배를 변화시키고 결과적으로 관성모멘트를 변화시키는, 부유 구조물에서 진동을 억제하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 플로터 내의 수위 변화와 역학적 제어로 파도로 인한 움직임을 감소시키는, 부유 구조물에서 진동을 억제하는 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 시스템의 빠른 응답을 위해 압축공기를 매개로 하여 상기 플로터 내의 수위를 제어하고, 관성을 줄여 선박에 전달하는, 부유 구조 물에서 진동을 억제하는 방법.
5. 4개의 주변 실린더형 플로터(2)와 하나의 중심 플로터로 구성되며, 상기 플로터들은 서로 관형 그리드(3)로 연결되고, 부유 구조물의 흘수의 변화없이 상기 주변 플로터의 질량을 변화시키고 결과적으로 상기 중심 플로터와 주변 플로터 사이의 질량 분배를 변화시키며, 이러한 방식으로, 관성모멘트가 변경되고 결과적으로 부유 구조물의 고유주기가 변경되어 진동을 억제할 수 있는 것을 특징으로 하는, 제한된 진동을 갖는 안정화 부유 구조물(플랫폼).
6. 제5항에 있어서, 상기 주변 플로터에 수위를 변화시켜 해파로 야기될 움직임을 줄이는, 제한된 진동을 갖는 안정화 부유 구조물.
7. 제5항에 있어서, (도 3에 도시된 바와 같이) 상기 주변 플로터는 그 중심에서 수직방향으로 구비된 격벽(11)을 구비하고 구획(9)의 바닥에 적당한 구멍(8)을 구비하여, 구획 내부로 물의 유출입을 가능하게 하며, 압축공기에 의한 자동화 제어시스템으로 상기 주변 플로터의 구획(9)에 물의 움직임을 제어하고, 이러한 제어는 적당한 밸브와 제어컴퓨터를 통해 이뤄지고 상기 구조물의 고유진동수의 변화를 안내하여 안정성을 향상시키는, 제한된 진동을 갖는 안정화 부유 구조물.
8. 제3항에 있어서, (도 1에 도시된 바와 같이) 하나의 타워(4)와 적당한 크기와 동력의 풍력발전기(5)를 상기 중심 플로터(1)에 구비하여, (도 2에 도시된 바와 같이) 상기 중심 플로터의 내부는 제어패널과 배터리(7)와 같은 보조설비를 갖춘 담수화 유닛(6)을 설치하고, 상기 부유 구조물이 해파의 영향하에서 적은 진동을 받기 때문에 상기 풍력발전기의 작동을 가능하게 하는, 제한된 진동을 갖는 안정화 부유 구조물.
9. 부유 구조물 상에 안착된 풍력발전기를 사용하고 상기 부유 구조물이 해파의 영항 하에서 적은 진동을 받기 때문에 상기 풍력발전기의 작동을 가능하게 하는, 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 부유 구조물을 적용한 부유 시스템.
10. (역삼투성) 담수화 유닛을 공급하는 풍력발전기와 부유 구조물에 탑재되고 해파로 야기된 진동 때문에 작동이 가능한, 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 부유 구조물을 적용한 부유 시스템.

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